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凝集素作为一种非酶和非免疫起源的蛋白质或糖蛋白,广泛存在于动物、植物和微生物中。它能够专一识别特定糖组分并与之非共价地、可逆地结合。这种蛋白质或糖蛋白本身具有特定的生物学功能,能与动物、植物、微生物细胞发生作用,诱发一定的生理效应,如固氮作用,促进细胞分裂等等,同时也在抵抗生物胁迫和非生物胁迫进程中起着很重要的作用。
植物激素是一类植物自身产生,运输至特定位点,在极低浓度下就有明显的生理效应的物质。其中生长素(吲哚乙酸,IAA)是最早发现,也是调节植物发育进程的最为重要的内源激素。生长素主要在生长旺盛的分生组织区域合成,借由一系列生长素运输载体使其于特定位置分布,来行使促进或者抑制细胞分裂生长的作用,最终调节植株生长发育。生长素也是植物激素间相互作用的关键枢纽,能够对其他植物激素有一定的调控作用。本文探讨了凝集素参与生长激素调节植物根的生长发育的过程的生理功能。
本文借助反向遗传学手段,利用拟南芥中一个新的类凝集素基因AtLECL1的T-DNA插入突变体,结合形态观察、表达分析和遗传转化等生化和分子生物学手段,研究了该基因的生物学功能。研究发现,atlecl1-5株系是T-DNA插入AtLECL1基因的启动子区的突变体,该突变体的AtLECL1基因转录水平较野生型提高约3倍;该突变体的根较野生型生长缓慢,培养15天后的根长仅是野生型的50%;用不同的植物激素刺激后,发现突变体对生长素的应答不够敏感,如刺激野生型拟南芥根生长加快的IAA浓度对突变体却起不到明显的刺激的作用;形态学观察显示,突变体根的静止中心出现了结构紊乱;实时定量PCR检测结果显示,突变体中生长素运输基因PIN4、PIN7,生长素合成基因YUCCA、ASA1和生长素应答基因IAA1等发生了变化。eYFP报告基因显示,该基因定位于细胞膜,且呈现不对称分布。综合上述结果,推测AtLECL1基因可能参与了生长素对根生长发育的调节过程。